原子物理第九章原子核

第九章原子核和基本粒子简介9.1原子核的基本性质1.原子核的电荷原子核带正电，原子核的电荷数就是这化学元素的原子序数，也等于中性原子的核外电荷数。2.原子核的组成由质子和中子组成。质子带正电荷，中子不带电。质子和中子统称为核子。核子的自旋为1/2。质子（p)、中子(n)的质量：原子质量单位3.原子核的质量原子核的质量，可以由原子质量推算，也可以由核子的数目推算。原子的质量=原子核的质量+所有电子质量

–相当于所有电子结合能的数值（可忽略）。

原子核的质量=所有核子的质量–相当于所有核子结合能的数值。

采用原子质量单位，原子（核）的质量接近一整数，这整数称为原子（核）的质量数，A。原子核的符号表示：Z：质子数中子数=A-Z它们的化学和一般物理性质几乎相同，但核性质完全不同！几种核素的质量核素质量数核素质量

1H11.00782522H22.01410223H33.016049712C1212.000000

13C1313.00335414N1414.003074415N1515.000108①、同位素：Z相同，N不同的核素。②、同量异位素：A相同，Z不同的核素。④、核素图：是以Z为横坐标，以N为纵坐标构

成的图。每一个核素在图中有一

确定的位置。③、目前已知的核素：约2000个，其中有300

多个是天然存在的，280个是稳定的，

30多个是放射性的；1600多个是人工制造的理论上预言能够制造出Z=114

的超重元素。核素图质子数可能的超重元素岛不稳定海洋已知核素半岛ZNZ=114①、稳定核素集中在Z=N的直线上或紧靠它的两侧，构成稳定核素区。③、Z<84的核素有一个或几个稳定的同位素;Z>84的以及质子数或中子数过多的核都是不稳定的放射性的同位素。②、稳定核素中质子数与中子数之比：轻核为1；最重的核N/Z1.64.原子核的大小和形状

原子核的形状一般为近似椭球，其长短半轴之比一般不大于5/4，可近似看作球形。核电四极矩是核偏离球形的量度。由实验得到核半径的经验公式：原子核的密度近似为一常数，而且核的密度非常大。5.核自旋和核磁矩☆核自旋质子和中子都是费米子，具有自旋角动量量子数1/2。核的角动量是中子的自旋、质子的轨道和自旋之和。习惯上也称它为原子核的自旋。原子核自旋角动量:

I：核自旋角动量量子数。为整数或半整数。实验发现：偶---偶核（中子和质子数都为偶数）自旋为零；奇---偶核自旋为半整数；奇---奇核自旋为整数；☆核磁矩g由实验确定，有正有负。表6.2

n1/2-1.91280

1H1/2+2.79255

2H1+0.8573484He006Li1+0.82189

7Li3/2+3.25586

9Be3/2-1.1774

原子核Iµ´I（核磁子）

表6.2续

14N1+0.40365

15N1/2-0.28299

20Ne00

23Na3/2+2.21711

39K3/2+0.309

40K4-1.291

41K3/2+0.215原子核Iµ´I（核磁子）返回6、原子核的宇称①、空间反演变换：

（x，y，z）（-x，-y，-z）②、宇称：

是表示描述微观粒子体系状态的波函数在空间反演变换下的奇偶性的物理量。

（x，y，z）=（-x，-y，-z）（偶宇称）

（x，y，z）=-（-x，-y，-z）（奇宇称）③、宇称守恒：

孤立体系的宇称不会从偶性变为奇性或从奇性变为偶性。

一个原子核的宇称不会改变、除非发射或吸收具有奇宇称的光子或其它粒子（光子宇称是奇性）。

=1

2

3………….;

（x，y，z）=(-1)

（-x，-y，-z）

(…..ri…...)=(-1)

i

(….-ri……)

{偶数,宇称为偶奇数,宇称为奇

i=

④、原子核的宇称：在电磁和强相互作用情形，孤立体系的宇称不会从偶性变为奇性或从奇性变为偶性。---宇称守恒。在弱相互作用中，宇称不守恒。1956年，李政道和杨振宁提出,1957年吴键雄用衰变的实验加以证实，是近代物理学史中的一个重大突破。1957年，李、杨获诺奖。7.原子核的结合能氘核由一个质子和一个中子组成。质量亏损：核子质量与组成的原子核质量的差值。核子结合成原子核过程中亏损的质量，以能量的形式放出。-----原子核的结合能。以原子质量来计算结合能（忽略电子结合能）：例：已知的原子质量是9.0121858u，计算该核素的结合能每个核子的平均（比）结合能：58.163/9=6.463Mev平均结合能（比结合能）1、若干分散的核子组成原子核时，平均每个核子所释放的能量或把原子核分离成单个核

子时，平均需要供给每个核子的能量。2、平均结合能的物理意义：标志着原子核的

稳定性。3、计算公式：

4、平均结合能曲线（1）两头低中间高：中等质量的原子核（A：

40--120）平均结合能比轻核和重核的大。

约为8.6MeV。

这预示着：重核裂变，轻核聚变都可以获

得原子能。（2）质量数A>30的原子核，平均结合能变化不大。说明

EA显示出核力的饱和性。（3）质量数A<30的原子核，平均结合能随A的

变化显示周性，最大值都在A等于4的倍

数处。9.2原子核的放射性衰变1896年：贝克勒耳，铀的放射性现象；1898年：居里夫妇，Po，Ra;1934年：约里奥.居里夫妇，人工放射性。不稳定的原子核自发地蜕变，变为另一种状态或另一原子核，同时放出一些射线，这种现象称为原子核的放射性衰变。一.原子核的放射性衰变主要模式：放射性衰变、电子、X射线是十九世纪末的三大重要发现，揭开了近代物理的序幕。二，衰变衰变发生的条件及衰变能的测量设衰变过程的母核、子核和粒子的静质量分别是，则衰变前后，系统的总能量差为(1)因为衰变是自发的，所以要使衰变得以发生，必须这就是衰变的条件1.衰变条件即(2)由于在许多核素表中给出的是原子质量，而不是核质量，我们用分别表示相应核素的原子质量，则有则所以用原子质量表示的衰变条件为☆

粒子能谱大部分原子核放射的

粒子的能量不是单一的，而是有几组不同的分立值，构成分立的

粒子能谱。实验上，衰变能也可由测出的

粒子的动能算出。放射性现象的研究是获悉原子核内部状况的重要途径之一☆衰变的机制粒子如何跑出原子核，用经典理论很难解释。在核内，

粒子受到核力吸引（负势能）；在核外，

粒子受到库仑力排斥；在核表面形成一个势垒。垒高估计：

(r0=1.2fm,e2=1.44Mev);实验上测得粒子动能为4.2MeV，远低于势垒。只有通过量子隧道效应才有一定的几率逃出。

三.衰变是核电荷数改变而核子数不变的核衰变。主要有：

-衰变，+衰变，K俘获1.-衰变能谱与中微子假设

-衰变中，放出负电子，原子核变为原子序数增加1的核。衰变连续谱导致了下列无法解释的难题：衰变面临的难题1）连续谱的出现与能量守恒以及核能级量子化相矛盾由衰变知核能级是量子化的，而衰变能是一定的，等于，一定的衰变能在核与粒子之间分配时，若粒子分得的能量是连续的，那就意味着核能级也是连续的，如果核能级不连续,那么在没有核能级的地方，系统能量不守恒；2）与角动量守恒相矛盾核的自旋角动量是由质量数决定的。当为偶数时，自旋量子数为整数，否则为半整数。在衰变中，是不变的。所以的整数或半整数性不变。但电子具有的自旋，因此整个系统的角动量不守恒。除此之外，根据量子力学的不确定关系，不允许有电子在核内存在； 那么衰变放出的电子是从哪里来的，也是一个很难回答的问题。

1930年，泡利针对上述矛盾，大胆地提出了中微子假说。他预言，在衰变的同时，还发射一个自旋为，不带电,静质量几乎为0的粒子。称其为中微子，引入中微子之后，上述矛盾迎刃而解。并且人们在1956年从实验中找到了中微子。中微子的静质量几乎为0--不大于；穿透本领极大，在原子密度为的物质中，其平均自由程约为；即使在核物质中，平均自由程也达1km，因此，它穿越地球被俘获的几率是 ，它的自旋为中微子特性实验测得，出射粒子的能量是连续的，核能级是分立的，所以总衰变能在粒子,中微子和子核之间进行分配。分配方案不外乎以下三种情况:引入中微子后，能量的分配方案上面已经证明，原子核中是不能存在电子的。因此衰变时的电子是核内临时产生的，在俘获中，分别发生如下过程：引入中微子之后，电子的来源☆

1930年，泡利提出了中微子假设：当放射性物质发生

衰变时，除了放出

粒子外，还要放出一个中性粒子，其静止质量几乎为0，故称为中微子。衰变能：衰变能可以在电子和中微子间任意分配！☆当时已知的基本粒子只有电子和质子。1932年中子发现，海森堡提出原子核由质子和中子组成。1934年，费米提出衰变理论。指出：

-衰变是核内一个中子变为质子，并放出电子和（反）中微子。1956年，从实验上发现了中微子。2.-衰变原子核内一个中子转化为质子，同时放出一个电子和一个反中微子。衰变能衰变条件：3.+衰变原子核内一个质子转化为中子，同时放出一个正电子和一个中微子。只在人工放射物中出现。衰变能原子核俘获一个核外K层上的电子，核内一个质子变为中子，同时放出一个中微子的过程。4.K电子俘获式中表示核外i轨道上的电子，表示该轨道上电子的结合能我们可以求得发生EC的条件是，同衰变一样，衰变也可以用衰变纲图表示，习惯上用两条横线分别表示母体和子体的原子核基态．两线之间的距离相当于母体和子体的能量差，从母体能级向下画一箭头线至子体能级表示衰变；向左下则表示电子俘获；而衰变则因为母体原子质量至少应比子体原子质量大时才有可能，故习惯上先从母体能级垂直向下画一线段，再折向左边画一箭头表示衰变．通常K俘获发生的几率最大．衰变纲图衰变

射线产生于激发态原子核的退激或正、负电子对的湮灭。对所有的放射性元素放出的射线进行总结、归纳发现，射线分为三种，射线是原子核；射线是电子；射线是高能光子。三种射线各有自己的性质，射线能使气体电离，但穿透本领很小；3.衰变规律及其描述

1)衰变的统计规律及衰变常数：衰变是自发的，对于一个核素来说，何时衰变完全是偶然的，但对大量核就存在着必然的统计规律。射线电离本领较弱，但有较强的穿透本领；射线几乎没有电离本领，但穿透本领很强。五：衰变及其统计规律设时，未衰变的原子核是个，随时间的推移，衰变情况如下：

同时考虑到（其中是比例系数）它的物理意义是单位时间内的衰变几率，它标志着衰变的快慢。时刻尚未衰变的核在时间内，有个核衰变，则必有等式两边积分得这就是衰变所遵循的统计规律，程中引入的常数称衰变常数，可以表示为在此式推导过2)半衰期，根据的定义，可以导出其表达式，在式中，，则t=，即解得可见与期越短不同放射性核素的半衰期是大不相同的原子核数目减半所经历的时间称半衰期，记作成反比，衰变常数越大，半衰。比如。令

3)平均寿命对某种放射物来说，有些核早衰变，有些核晚衰变，即有的寿命长，有的寿命短，平均寿命定义为而故亦即将代入衰变表达式得时刻未衰变核数目为：可见，核的平均寿命比它的半衰期略长一点，它表示，未衰变核为原来核数目的37%，所经历的时间。4)放射性活度为了表示某放射源的放射性强弱，人们引入放射性活度A，定义为：放射物在单位时间内发生衰变的原子核数目，依此定义有A的单位是：可见，放射物的放射性活度也是按指数规律衰减的，

，某放射物的A，不仅与它的半衰期有关，还与t时刻的N有关。可见，A反映了放射源的强弱。次核衰变/秒1贝克勒尔（Bq）=1次核衰变/秒1居里定义：1． 放射性衰变的位移定则衰变衰变2． 天然放射系，Ｘ称始祖元素，半衰期最长。其中Ｘ称为母核，Ｙ称为子核。某种元素X，经放射性衰变，变成B，如果B还是放射性的，又变为C，依次下去，直到变为一种稳定元素，就不再变了，则一系列元素构成一个放射系。放射系该系从（钍）开始经6次，4次衰变成

(铅);该系从(镎)开始经7次，4次衰变成（硼）;该系从(铀)开始经8次，6次衰变成（铅）；研究发现，自然界的放射性元素分成四个放射系，它们分别是2）镎系（A=4n+1系）1）钍系（A=4n系）3）铀系（A=4n+2系）该系从(铀)开始经7次，4次衰变成（铅）。4）锕系（A=4n+3系）以上各系中，4n+x系表示所有核素的A均可表为4的整数倍加x。注：§9.3核力一、核力的基本特征

1、核力的定义

原子核是由质子和中子组成的聚集体

质子和中子称为核子

把核子约束在核内的力是一种新的力——核力，是核子之间的相互作用力。

原子核质子中子质子中子质子中子（1）核力是比电磁力更强的一种相互作

用力；

（2）核力是一种短程力；（3）核力是具有饱和性的交换力；（4）核力与核子的电荷状态无关；（5）核力和核子的自旋同位旋状态有关；（6）核力具有非中心力的成分。2、核力的基本性质1）核力是比电磁力更强的相互作用2）核力是一种短程力0.5U（R）r(fm)两个核子之间势能曲线两个核子之间的势能如图所示核子间距离核子间势能小于0.4~0.5fm强排斥力在1~2fm间较强的吸引力在2~4fm间较弱的吸引力以上在4~5fm消失3）核力是具有饱和性的交换力

一个核子只与周围几个核子发生作用，而不是与核内其它(A-1)个核子都发生作用。通过交换介子发生作用。4）核力与核子的电荷状态无关

核内质子与中子之间，质子与质子，中子与中子之间，都具有相同的核力，不同类型核子之间的核力FPn，Fnn，FPP是相同的，与核子的电荷状态无关，称为核力的电荷无关性。5）核力具有非中心力成分核力中主要的是中心力，但还会有一些非中心力：一种是自旋轨道耦合力，它和自旋相对取向有关；另一种叫张量力，它和自旋相对于两核子连线的方向有关。二.核力的本质---核力的介子论1.电磁力产生机制从经典电磁观点看，带电粒子间的相互作用是电磁场传递的。从量子场观点看，带电粒子间的相互作用是通过交换“虚光子”产生，光子是电磁场中的量子。交换的光子在传播的过程中，体系变成了三个粒子，如光子能量可观测，则能量不守恒。按测不准关系，任何可观测的过程，必满足：，反过来，对应的过程是不可观测的。对不可观测过程，允许在时间中，最多可以有的能量不确定值。在这段不可观察的(“虚”）过程中，出现能量的偏差，并不算是能量守恒定律的破坏。

设时间内，虚粒子传播，则在不可观察的虚过程持续时间内,最大的能量转移：如转为虚粒子的静止能，则虚粒子的质量为：考虑电磁相互作用，力程为无穷大，相应的交换粒子质量，光子正好符合这一要求。光子是电磁相互作用的传播者。2.核力的介子论1935年，日本青年物理学家汤川秀树提出了一个大胆的假设：认为与电子能吸收和发射光子相类似，核子也能吸收和发射某种粒子。这种粒子的交换将伴随能量和动量的转移，从而导致两个核子间的相互作用。核子间的距离，如：，则质量介于质子和电子间，称为介子。

介子的进一步研究发现，有带正电、负电和不带电三种：1947年，在宇宙射线中发现了介子，质量为273me.1949年，汤川秀树获得诺贝尔物理学奖。1950年，又发现了介子，质量为264me

C.F.鲍威尔（英国人）开发了用以研究核破坏过程的照相乳胶记录法并发现各种介子，获得诺贝尔物理学奖。由费曼图可见不同粒子的的作用中，可能的交换过程是：不同粒子间相同粒子间页

核力的介子场论是解决核力机制的一个方向，它在很多实验里已得到检验，取得了很大的成功，特别是对核力在长程处（1-2fm）的行为能给予较好的解释和说明，但对短程处的行为，特别是对于0.5fm以内产生的强排斥芯无法解释和说明。

粒子物理的发展，揭示了核子的内部结构，即核子是由更深层次的粒子，称为层子（或夸克）所组成。这就启发人们对核力机制作了新的设想；核子之间的强相互作用并不是最基本的相互作用，而是组成核子的夸克之间的强相互作用在核子作用范围的表现。正如分子之间的相互作用并不是基本的，而是组成分子的原子间的电磁相互作用在分子作用范围的表现一样。简言之，核力来源于组成核子的夸克之间的作用力。目前，遵循这种观点，人们进行了从夸克力计算核力的一种尝试，并取得了一定的进展。核力机制研究的新方向§10.4原子核结构模型一、液滴模型

二、壳层模型

三、集体模型一、液滴模型1.提出液滴模型的依据

原子核的许多性质与由分子组成的液滴相似:

(1)大多数原子核平均结合能几乎相同,总结合能E

A。

说明核子间作用力具有短程性和饱和性；液滴分子间的作用力也具有短程性和饱和性。(2)除轻核外，所有原子核的密度接近于一个常数，核的体积V

A。这也和液体的密度是常数，不随液滴体积大小而改变是相同的。(5)奇偶能:(4)对称能:(3)库仑能:(2)表面能:(1)体积能:外斯塞格由液滴模型出发,得到结合能半经验公式3.结合能半经验公式

1为比例常数

5为正常数2.基本思想

原子核是一个密度极大的,不可压缩的“核液滴”,其中每个核子相当于液滴中的分子,由于核内质子带正电,所以又把原子核看作带电的液滴。1)体积能，描述核力对结合能的贡献实验表明故，引入比例常数，则2）表面能-----对表面核子的体积能给出修正体积能是核力引起的，而核力是短程力，只与周围几个粒子有作用，因此表面核子受到的核力作用强度将小于内部粒子，由此引起的对体积能的修正将与核的表面积成正比引入比例常数，故。3）库仑能我们知道，核中Z个质子中的每一个都与其余（Z-1）个有相互作用，因此库仑能将正比于核内的相互作用对数另一方面，每个质子间的相互作用能为故，引入比例常数则——质子间库仑斥力使结合能减小，对于曾谨言先生1975年在《物理学报》上发表论文（Vol:24,151）,给出一个修正表达式，其推导如下：4）非对称能——时，使得结合能减小。引入比例系数，则实验表明，，即质子和中子相等的核最稳定，亦即放出的结合能最大，Z<N或Z>N时，核相对地不稳定，使得核放出的结合能减小，并且这一项在(Z-N)一定时与A成反比，亦即5）奇偶能Z，N取奇，偶数进行不同搭配时，结合能各不相同研究表明，对于不同的核，Z，N的搭配可以分为偶-偶核、奇A核（包括奇-偶和偶-奇两种）、奇奇核共三种情况，前者最稳定，相应的结合能较大；奇-奇核最不稳定，相应的结合能较小。总结合能：式中

1~5是可调参数。总质量

选取1=15.75

2=

17.8

3=0.711

4=94.78

5=11.2(Mev)式中选取

1´=0.01691u

，

2´=

0.01911u

，

3´=0.000763u

4´=0.10175u

，

5´=0.012u(Mev)。计算结果:A>15时较为准确

A<15时精确度较差因为核子数少，

与理想液

滴偏差较大。

表6.5质量(实验值)16.0000051.95697.943197.03238.12原子核质量(计算值)15.9960751.95997.946197.04238.124.成功之处

（1）解释说明重核的裂变；

（2）导出结合能半经验公式。5.问题

（1）简单地把原子核当作液滴来处理,是很粗糙的，忽略了原子核内部结构的细节,不能给出核内核子运动变化情况。

（2）无法解释和说明核的角动量,宇称,磁矩等性质。二、壳层模型1.提出的依据

(1)幻数的存在:原子核中,质子数或中子数为2、8、20、28、50、82、126时，该原子核特别稳定，例如在地球中含量最大，电四极矩小，双幻核电四极矩为零，接近球形，稳定，双幻核的比邻近核大得多。2.基本思想:

原子核中的每一个核子都在其余(A-1)个核子的平均球对称势场中运动。核内质子和中子在泡利原理的限制下，各自按自己的轨道由低能级向高能级排布，核内核子的自旋和轨道有很强耦合。（2）原子核的某些性质有周期性变化规律：轻核平均结合能显示周期性变化。1948年迈耶和詹森建立了原子核壳层结构模型，于1963年获奖5问题(1)假定是球对称的平均势场,与实验情况不完全相符(当Q=0时)。(2)无法说明原子核的电四极矩。4成功之处(1)解释和说明原子核的自旋和宇称；(2)解释和说明原子核的磁矩。

雷恩沃特、A.玻尔、莫特尔森在1950至1953年分别论述和发现了原子核中集体运动和粒子运动间的联系，并在这种联系的基础上建立了新的原子核结构理论。于1975年获奖。三、集体模型

除了考虑壳层模型中的单核子运动外，还要考虑整个原子核在空间的取向的变化，即原子核整体的运动，例如原子核的表面振动，整体转动等，经过理论计算可以得到原子核的振动能级。

这一模型可以较好的解释原子核低激发态能级，并对核自旋、磁矩、电四极矩等一系列性质作更加准确的描述。但是在说明原子的高自旋态等方面仍然存在不少困难。9.4原子核反应

放射性核衰变是不稳定核的自发转变，核反应是用具有一定能量的粒子轰击一个原子核，使其放出某种粒子而转变为新原子核的过程

。研究核反应的重要目的之一是获取核能（裂变能，聚变能）。一、

核反应的一般规律1.几个著名的核反应1919年由卢瑟福完成的。这是人类历史上第一次人工实现“点金术”：使一个元素变成了另一个元素。历史上第一个人工核反应

第一个在加速器上实现的核反应

1932年，英国考克拉夫和瓦尔顿发明高压倍加器，并把质子加速到500千电子伏，实现如下核反应：释放的粒子每一个具有8.9MeV动能;输入能量为0.5MeV,因此,净输出能量17.8MeV。这是释放核能的一个例子。发现中子的核反应

1932年，查德威克。在这之前，博思和贝克尔及约里奥居里夫妇都进行过这一实验，但他们把产物中子理解为光子。2．核反应中的守恒定律电荷数守恒：反应前后总电荷数不变质量数守恒：反应前后总质量数不变质量守恒：反应前后总的运动质量保持不变能量守恒：反应前后粒子的总能量守恒动量守恒：即反应前后体系的总动量守恒此外还有角动量、宇称、统计性、同位旋等都是守恒量。

3.核反应的机制直接反应:入射粒子直接把能量交给了核内一个核子或核子集团,把这个核子或核子集团敲击出来.复合核反应：入射粒子和靶核形成一个复合核,复合核再衰变.二、核反应中的能量关系1.反应能Q核反应中所放出的净能量.它等于反应前后体系的动能之差。☆由粒子的静质量计算QQ>0,放能反应；Q=0,为弹性散射。Q<0,为吸能反应；例1试计算反应的反应能。例2

由静止质量计算的Q值。☆反应前后粒子的结合能差计算Q例3

试计算反应的反应能。已知比结合能：2H=1.112MeV,6Li=5.332MeV,4He=7.074MeV上述核反应的反应能：（7.074*4+7.074*4）--

（1.112*2+5.332*6)==22.376MeV☆由实验测得的粒子动能计算Q靶核碰前静止，E0=0。入射粒子和出射粒子2（常为轻粒子）的动能可测。由动量守恒：低能非相对论情形，反应能：＆＆反过来，如已知反应能Q，也可以求出出射粒子的动能。此式对E3也成立，只要将2>3指标对调。2.反应阈能激发核反应的入射粒子必须具有的最小动能。对放能反应：

原则上入射粒子没有动能也可以反应，阈能为零。核衰变可作为这一情况的特例。对吸能反应：入射粒子动能的动能E1要保证上述（▲）式E2有（实数）值。（▲）当=0时，E1达最小值－吸能反应的阈能。利用Q和静质量的关系式，可进一步得到仅给入射粒子提供反应能大小的动能是不够引起吸能性核反应的！例:

计算下列反应的阈能。解:

反应阈能：反应能Q可由静质量求出：对反应1：反应阈能：对反应2：事实上，对带正电荷的质子入射，还要考虑把质子移到原子核边缘所需要的能量。对反应1：入射质子具有阈值动能时，核反应几率很大。对反应2：入射质子具有阈值动能时，核反应几率很小。9.5原子能的利用原子能指原子核的结合能发生变化时所释放的核能。从结合能图上可知，重核和轻核的结合能都低于中等核，因此重核裂变和轻核聚变都可释放原子能。一、

重核裂变1.用中子引起的铀核裂变1932年中子发现后，人们利用中子研究各种核反应。1939年，哈恩、居里等人发现U被撞击后，分裂为两个具有中等质量的核。这是一种新型的核反应，称之为核裂变。238U裂变需要1.1Mev以上的快中子；235U裂变只需要0.025ev的慢中子，且效率高。X，Y为裂变产物（有三、四十种），分布于一较宽的范围。分裂成三、四个产物的几率很小。裂变产物主要分布在质量数71-158之间。比例高的分布是两质量不相等。典型的有：碎片一般再经放射性衰变后，达到一稳定的同位素。如：2.重核裂变能一个235U核裂变，以分为两个质量相等的中等原子核估算,所放出的能量：

E=21188.5-2367.6=210(MeV)一克铀：相当于2.5吨煤燃烧的能量！这些能量通常以碎片动能、裂变产生的中子动能、衰变产生的粒子能量等形式放出。

3.链式反应235U平均每次裂变将产生2.5个中子，这些中子又可引起其它235U核裂